TY - THES

T1 - Energetische Betrachtung und Potentialerhebung einer FCC-Anlage

AU - Reininger, Alexander

N1 - gesperrt bis 27-10-2025

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - In dieser Arbeit wird ein Anlagenbereich innerhalb einer Erdöl-Raffinerie energetisch analysiert und versucht den dortigen Energiehaushalt zu verbessern. Es wird die Fluid Catalytic Cracking Anlage (FCC) betrachtet, deren Aufgabe im Raffinerie-Komplex ist, lange Kohlenwasserstoff-Ketten durch Cracken in kürzere umzuwandeln. Dies geschieht mit Hilfe eines Katalysators wobei als ein Reaktionsprodukt Koks am Katalysator entsteht, der innerhalb der Anlage wieder verbrannt wird und damit den Großteil der notwendigen Energie generiert. Ausgangsbasis für die Analyse ist eine Kennzahl, der Energie-Index (Energy Intensity Index® oder EII®), womit es möglich ist Erdöl-Raffinerien hinsichtlich ihres Energieverbrauches weltweit zu vergleichen. Es werden sämtliche Einflussgrößen des EII® identifiziert und aufgearbeitet. Daraus ergeben sich zwei essentielle Ansätze die FCC aus energetischer Hinsicht zu verbessern. Ein Ansatz ist, die notwendigen Berechnungen um die verbrannte Koksmenge zu bestimmen, zu analysieren, zu hinterfragen und zu verbessern. Dazu wird in dieser Arbeit die Berechnung der Koksbilanz am Standort mit zwei externen Berechnungsmethoden verglichen. Im zweiten Ansatz wird versucht die Wärmeintegration der Produktströme zu verbessern und damit den Bedarf an Kühlwasser und Prozessdampf zu senken. Dafür wird in einem ersten Schritt für den Anlagenbereich der FCC eine Kühlwasser- und Dampfbilanz aufgestellt. Aufbauend darauf wird eine Pinch Analyse für ausgewählte Produktströme durchgeführt, mit dem Ziel in den Strömen vorhandene Energiepotentiale zu nutzen. Dafür wird das Freeware-Tool FI2EPI verwendet. Für die ermittelte neue Prozessführung ist es notwendig neue Wärmetauscher zu installieren. Diese werden mittels Excel-Berechnungen ausgelegt und in Form von Datenblättern als Ergebnis präsentiert. Anschließend werden die Auswirkungen der verbesserten Wärmeintegration auf den EII® berechnet und analysiert. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit ist eine Grundlage für den Betreiber der Erdöl-Raffinerie geschaffen, durch Vorschläge zur Verbesserung der Wärmeintegration und der Berechnung der Koksbilanz, den EII® und damit den Energieverbrauch zu senken.

AB - In dieser Arbeit wird ein Anlagenbereich innerhalb einer Erdöl-Raffinerie energetisch analysiert und versucht den dortigen Energiehaushalt zu verbessern. Es wird die Fluid Catalytic Cracking Anlage (FCC) betrachtet, deren Aufgabe im Raffinerie-Komplex ist, lange Kohlenwasserstoff-Ketten durch Cracken in kürzere umzuwandeln. Dies geschieht mit Hilfe eines Katalysators wobei als ein Reaktionsprodukt Koks am Katalysator entsteht, der innerhalb der Anlage wieder verbrannt wird und damit den Großteil der notwendigen Energie generiert. Ausgangsbasis für die Analyse ist eine Kennzahl, der Energie-Index (Energy Intensity Index® oder EII®), womit es möglich ist Erdöl-Raffinerien hinsichtlich ihres Energieverbrauches weltweit zu vergleichen. Es werden sämtliche Einflussgrößen des EII® identifiziert und aufgearbeitet. Daraus ergeben sich zwei essentielle Ansätze die FCC aus energetischer Hinsicht zu verbessern. Ein Ansatz ist, die notwendigen Berechnungen um die verbrannte Koksmenge zu bestimmen, zu analysieren, zu hinterfragen und zu verbessern. Dazu wird in dieser Arbeit die Berechnung der Koksbilanz am Standort mit zwei externen Berechnungsmethoden verglichen. Im zweiten Ansatz wird versucht die Wärmeintegration der Produktströme zu verbessern und damit den Bedarf an Kühlwasser und Prozessdampf zu senken. Dafür wird in einem ersten Schritt für den Anlagenbereich der FCC eine Kühlwasser- und Dampfbilanz aufgestellt. Aufbauend darauf wird eine Pinch Analyse für ausgewählte Produktströme durchgeführt, mit dem Ziel in den Strömen vorhandene Energiepotentiale zu nutzen. Dafür wird das Freeware-Tool FI2EPI verwendet. Für die ermittelte neue Prozessführung ist es notwendig neue Wärmetauscher zu installieren. Diese werden mittels Excel-Berechnungen ausgelegt und in Form von Datenblättern als Ergebnis präsentiert. Anschließend werden die Auswirkungen der verbesserten Wärmeintegration auf den EII® berechnet und analysiert. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit ist eine Grundlage für den Betreiber der Erdöl-Raffinerie geschaffen, durch Vorschläge zur Verbesserung der Wärmeintegration und der Berechnung der Koksbilanz, den EII® und damit den Energieverbrauch zu senken.

KW - energy efficiency

KW - Energy Intensity Index

KW - FCC

KW - pinch analysis

KW - refinery

KW - Energieeffizienz

KW - Energie Index

KW - FCC

KW - Pinch Analyse

KW - Raffinerie

M3 - Masterarbeit

ER -